Esta lição permite que você estude de forma independente o tópico “O Ciclo de Vida de uma Célula”. Aqui falaremos sobre o que desempenha um papel importante na divisão celular, que transmite informações genéticas de uma geração para outra. Você também estudará todo o ciclo de vida de uma célula, também chamado de sequência de eventos que ocorre desde o momento em que uma célula se forma até sua divisão.

Tópico: Reprodução e desenvolvimento individual de organismos

Lição: Ciclo de Vida Celular

1. Ciclo celular

De acordo com a teoria celular, novas células surgem apenas pela divisão das células-mãe anteriores. Os cromossomos, que contêm moléculas de DNA, desempenham um papel importante nos processos de divisão celular, pois garantem a transmissão da informação genética de uma geração para outra.

Portanto, é muito importante que as células-filhas recebam a mesma quantidade de material genético, e é bastante natural que antes divisão celular ocorre a duplicação do material genético, ou seja, da molécula de DNA (fig. 1).

Qual é o ciclo celular? Ciclo de vida celular- a sequência de eventos que ocorrem desde o momento da formação de uma determinada célula até sua divisão em células-filhas. De acordo com outra definição, o ciclo celular é a vida de uma célula desde o momento em que ela surge como resultado da divisão da célula-mãe até a sua própria divisão ou morte.

Durante o ciclo celular, uma célula cresce e muda para desempenhar com sucesso suas funções em um organismo multicelular. Este processo é chamado de diferenciação. A célula então desempenha suas funções com sucesso por um determinado período de tempo, após o qual começa a se dividir.

É claro que todas as células de um organismo multicelular não podem se dividir indefinidamente, caso contrário todas as criaturas, incluindo os humanos, seriam imortais.

Arroz. 1. Fragmento de uma molécula de DNA

Isso não acontece porque existem “genes da morte” no DNA que são ativados sob certas condições. Eles sintetizam certas proteínas enzimáticas que destroem estruturas celulares e organelas. Como resultado, a célula encolhe e morre.

Essa morte celular programada é chamada de apoptose. Mas no período desde o momento em que a célula aparece até a apoptose, a célula passa por muitas divisões.

2. Estágios do ciclo celular

O ciclo celular consiste em 3 etapas principais:

1. A interfase é um período de intenso crescimento e biossíntese de certas substâncias.

2. Mitose ou cariocinese (divisão nuclear).

3. Citocinese (divisão do citoplasma).

Vamos caracterizar as etapas do ciclo celular com mais detalhes. Então, o primeiro é a interfase. A interfase é a fase mais longa, um período de intensa síntese e crescimento. A célula sintetiza muitas substâncias necessárias ao seu crescimento e à implementação de todas as suas funções inerentes. Durante a interfase, ocorre a replicação do DNA.

Mitose é o processo de divisão nuclear no qual as cromátides são separadas umas das outras e redistribuídas como cromossomos entre as células-filhas.

Citocinese é o processo de separação do citoplasma entre duas células-filhas. Normalmente, sob o nome de mitose, a citologia combina os estágios 2 e 3, ou seja, divisão celular (cariocinese) e divisão citoplasmática (citocinese).

3. Interfase

Vamos caracterizar a interfase com mais detalhes (Fig. 2). A interfase consiste em 3 períodos: G1, S e G2. O primeiro período, pré-sintético (G1) é uma fase de intenso crescimento celular.

Arroz. 2. As principais etapas do ciclo de vida celular.

Aqui ocorre a síntese de certas substâncias; esta é a fase mais longa que se segue à divisão celular; Nessa fase ocorre o acúmulo de substâncias e energia necessárias para o período subsequente, ou seja, para a duplicação do DNA.

Segundo os conceitos modernos, no período G1 são sintetizadas substâncias que inibem ou estimulam o próximo período do ciclo celular, nomeadamente o período sintético.

O período sintético (S) geralmente dura de 6 a 10 horas, ao contrário do período pré-sintético, que pode durar vários dias e envolve a duplicação do DNA e também a síntese de proteínas, como as proteínas histonas, que podem formar cromossomos. Ao final do período sintético, cada cromossomo consiste em duas cromátides conectadas entre si por um centrômero. Durante o mesmo período, os centríolos duplicam.

O período pós-sintético (G2) ocorre imediatamente após a duplicação dos cromossomos. Dura de 2 a 5 horas.

Nesse mesmo período, acumula-se a energia necessária para o posterior processo de divisão celular, ou seja, diretamente para a mitose.

Nesse período, ocorre a divisão das mitocôndrias e dos cloroplastos e são sintetizadas proteínas, que posteriormente formarão microtúbulos. Os microtúbulos, como você sabe, formam o filamento do fuso, e a célula agora está pronta para a mitose.

4. Processo de duplicação de DNA

Antes de passarmos à descrição dos métodos de divisão celular, consideremos o processo de duplicação do DNA, que leva à formação de duas cromátides. Esse processo ocorre no período sintético. A duplicação de uma molécula de DNA é chamada de replicação ou reduplicação (Fig. 3).

Arroz. 3. O processo de replicação do DNA (reduplicação) (período sintético de interfase). A enzima helicase (verde) desenrola a dupla hélice do DNA e as DNA polimerases (azul e laranja) completam os nucleotídeos complementares.

Durante a replicação, parte da molécula de DNA materna é desfiada em duas fitas com a ajuda de uma enzima especial - a helicase. Além disso, isso é conseguido quebrando as ligações de hidrogênio entre bases nitrogenadas complementares (AT e GC). Em seguida, para cada nucleotídeo das fitas de DNA divergentes, a enzima DNA polimerase ajusta um nucleotídeo complementar a ele.

Isso cria duas moléculas de DNA de fita dupla, cada uma das quais inclui uma fita da molécula-mãe e uma nova fita-filha. Essas duas moléculas de DNA são absolutamente idênticas.

É impossível desenrolar toda a grande molécula de DNA ao mesmo tempo para replicação. Portanto, a replicação começa em seções separadas da molécula de DNA, formando fragmentos curtos, que são então costurados em uma longa fita usando certas enzimas.

A duração do ciclo celular depende do tipo de célula e de fatores externos como temperatura, disponibilidade de oxigênio e disponibilidade de nutrientes. Por exemplo, as células bacterianas em condições favoráveis ​​dividem-se a cada 20 minutos, as células epiteliais intestinais a cada 8-10 horas e as células da ponta da raiz da cebola dividem-se a cada 20 horas. E algumas células do sistema nervoso nunca se dividem.

O surgimento da teoria celular

No século XVII, o médico inglês Robert Hooke (Fig. 4), utilizando um microscópio óptico caseiro, constatou que a cortiça e outros tecidos vegetais eram constituídos por pequenas células separadas por divisórias. Ele as chamou de células.

Arroz. 4. Robert Hooke

Em 1738, o botânico alemão Matthias Schleiden (Fig. 5) chegou à conclusão de que os tecidos vegetais consistem em células. Exatamente um ano depois, o zoólogo Theodor Schwann (Fig. 5) chegou à mesma conclusão, mas apenas em relação aos tecidos animais.

Arroz. 5. Matthias Schleiden (esquerda) Theodor Schwann (direita)

Ele concluiu que os tecidos animais, assim como os tecidos vegetais, são compostos de células e que as células são a base da vida. Com base em dados celulares, os cientistas formularam a teoria celular.

Arroz. 6. Rudolf Virchow

20 anos depois, Rudolf Virchow (Fig. 6) expandiu a teoria celular e chegou à conclusão de que as células podem surgir de outras células. Ele escreveu: “Onde existe uma célula, deve haver uma célula anterior, assim como os animais vêm apenas de um animal, e as plantas apenas de uma planta... Todas as formas vivas, sejam organismos animais ou vegetais, ou suas partes constituintes, são dominado pela lei eterna do desenvolvimento contínuo."

Estrutura cromossômica

Como você sabe, os cromossomos desempenham um papel fundamental na divisão celular porque transmitem informações genéticas de uma geração para a seguinte. Os cromossomos consistem em uma molécula de DNA ligada a proteínas histonas. Os ribossomos também contêm uma pequena quantidade de RNA.

Nas células em divisão, os cromossomos se apresentam na forma de fios longos e finos, distribuídos uniformemente por todo o volume do núcleo.

Os cromossomos individuais não são distinguíveis, mas seu material cromossômico é corado com corantes básicos e é chamado de cromatina. Antes da divisão celular, os cromossomos (Fig. 7) engrossam e encurtam, o que permite que sejam claramente vistos ao microscópio óptico.

Arroz. 7. Cromossomos na prófase 1 da meiose

No estado disperso, isto é, esticado, os cromossomos participam de todos os processos biossintéticos ou regulam os processos biossintéticos, e durante a divisão celular essa função é suspensa.

Em todas as formas de divisão celular, o DNA de cada cromossomo é replicado de modo que duas cadeias polinucleotídicas duplas idênticas de DNA sejam formadas.

Arroz. 8. Estrutura cromossômica

Essas cadeias são cercadas por uma casca de proteína e no início da divisão celular parecem fios idênticos, lado a lado. Cada fio é chamado de cromátide e está conectado ao segundo fio por uma região que não mancha chamada centrômero (Fig. 8).

Trabalho de casa

1. Qual é o ciclo celular? Em que etapas consiste?

2. O que acontece com a célula durante a interfase? Em que estágios consiste a interfase?

3. O que é replicação? Qual é o seu significado biológico? Quando isso acontece? Quais substâncias estão envolvidas nisso?

4. Como surgiu a teoria celular? Cite os cientistas que participaram de sua formação.

5. O que é um cromossomo? Qual é o papel dos cromossomos na divisão celular?

1. Literatura técnica e humanitária.

2. Coleção unificada de recursos educacionais digitais.

3. Coleção unificada de recursos educacionais digitais.

4. Coleção unificada de recursos educacionais digitais.

5. Portal da Internet Schooltube.

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Ciclo de célula

O ciclo celular consiste em mitose (fase M) e interfase. Na interfase, as fases G 1, S e G 2 são distinguidas sucessivamente.

ESTÁGIOS DO CICLO CELULAR

Interfase

G 1 segue a telófase da mitose. Durante esta fase, a célula sintetiza RNA e proteínas. A duração da fase varia de várias horas a vários dias.

G 2 as células podem sair do ciclo e estão em fase G 0 . Em fase G 0 as células começam a se diferenciar.

S. Durante a fase S, a síntese de proteínas continua na célula, ocorre a replicação do DNA e a separação dos centríolos. Na maioria das células, a fase S dura de 8 a 12 horas.

G 2 . Na fase G 2, a síntese de RNA e proteínas continua (por exemplo, a síntese de tubulina para microtúbulos do fuso mitótico). Os centríolos filhos atingem o tamanho de organelas definitivas. Esta fase dura de 2 a 4 horas.

MITOSE

Durante a mitose, o núcleo (cariocinese) e o citoplasma (citocinese) se dividem. Fases da mitose: prófase, prometáfase, metáfase, anáfase, telófase.

Prófase. Cada cromossomo consiste em duas cromátides irmãs conectadas por um centrômero; o nucléolo desaparece. Os centríolos organizam o fuso mitótico. Um par de centríolos faz parte do centro mitótico, a partir do qual os microtúbulos se estendem radialmente. Primeiro, os centros mitóticos estão localizados próximos à membrana nuclear e depois divergem, formando-se um fuso mitótico bipolar. Este processo envolve microtúbulos polares, que interagem entre si à medida que se alongam.

Centríolo faz parte do centrossoma (o centrossoma contém dois centríolos e uma matriz de pericentríolo) e tem a forma de um cilindro com diâmetro de 15 nm e comprimento de 500 nm; a parede do cilindro consiste em 9 trigêmeos de microtúbulos. No centrossoma, os centríolos estão localizados perpendicularmente entre si. Durante a fase S do ciclo celular, os centríolos são duplicados. Na mitose, pares de centríolos, cada um constituído por um original e um recém-formado, divergem para os pólos celulares e participam da formação do fuso mitótico.

Prometáfase. O envelope nuclear se desintegra em pequenos fragmentos. Na região dos centrômeros aparecem os cinetocoros, funcionando como centros de organização dos microtúbulos cinetocoros. A saída dos cinetocoros de cada cromossomo em ambas as direções e sua interação com os microtúbulos polares do fuso mitótico é a razão do movimento dos cromossomos.

Metáfase. Os cromossomos estão localizados na região do equador do fuso. Uma placa metafásica é formada na qual cada cromossomo é sustentado por um par de cinetocoros e microtúbulos cinetocoros associados direcionados para pólos opostos do fuso mitótico.

Anáfase– divergência dos cromossomos filhos para os pólos do fuso mitótico a uma velocidade de 1 µm/min.

Telófase. As cromátides se aproximam dos pólos, os microtúbulos do cinetocoro desaparecem e os pólos continuam a se alongar. O envelope nuclear é formado e o nucléolo aparece.

Citocinese– divisão do citoplasma em duas partes separadas. O processo começa na anáfase tardia ou telófase. O plasmalema é retraído entre os dois núcleos filhos em um plano perpendicular ao longo eixo do fuso. O sulco de clivagem se aprofunda e uma ponte permanece entre as células filhas - um corpo residual. A destruição adicional desta estrutura leva à separação completa das células-filhas.

Reguladores da divisão celular

A proliferação celular, que ocorre através da mitose, é fortemente regulada por uma variedade de sinais moleculares. A atividade coordenada desses múltiplos reguladores do ciclo celular garante tanto a transição das células de fase para fase do ciclo celular quanto a execução precisa dos eventos de cada fase. A principal razão para o aparecimento de células proliferativamente descontroladas são as mutações nos genes que codificam a estrutura dos reguladores do ciclo celular. Os reguladores do ciclo celular e da mitose são divididos em intracelulares e intercelulares. Os sinais moleculares intracelulares são numerosos, entre eles, em primeiro lugar, devem ser mencionados os próprios reguladores do ciclo celular (ciclinas, proteínas quinases dependentes de ciclina, seus ativadores e inibidores) e supressores tumorais.

MEIOSE

Durante a meiose, formam-se gametas haplóides.

Primeira divisão meiótica

A primeira divisão da meiose (prófase I, metáfase I, anáfase I e telófase I) é a redução.

PrófaseEU passa sucessivamente por vários estágios (leptóteno, zigoteno, paquíteno, diplóteno, diacinesia).

Leptoteno – a cromatina se condensa, cada cromossomo consiste em duas cromátides conectadas por um centrômero.

Zigoteno– cromossomos pareados homólogos se aproximam e entram em contato físico ( sinapse) na forma de um complexo sinaptonêmico que garante a conjugação dos cromossomos. Nesta fase, dois pares adjacentes de cromossomos formam um bivalente.

Paquitena– os cromossomos ficam mais espessos devido à espiralização. Seções separadas de cromossomos conjugados se cruzam e formam quiasmas. Acontecendo aqui atravessando- troca de seções entre cromossomos homólogos paternos e maternos.

Diplotena– separação dos cromossomos conjugados em cada par como resultado da divisão longitudinal do complexo sinaptonêmico. Os cromossomos são divididos ao longo de todo o comprimento do complexo, com exceção dos quiasmas. No bivalente, 4 cromátides são claramente distinguíveis. Tal bivalente é chamado de tétrade. Locais de desenrolamento aparecem nas cromátides onde o RNA é sintetizado.

Diacinese. Os processos de encurtamento cromossômico e divisão de pares de cromossomos continuam. Os quiasmas movem-se para as extremidades dos cromossomos (terminalização). A membrana nuclear é destruída e o nucléolo desaparece. O fuso mitótico aparece.

MetáfaseEU. Na metáfase I, as tétrades formam a placa metafásica. Em geral, os cromossomos paternos e maternos estão distribuídos aleatoriamente de um lado ou de outro do equador do fuso mitótico. Este padrão de distribuição cromossômica está subjacente à segunda lei de Mendel, que (juntamente com o cruzamento) garante diferenças genéticas entre os indivíduos.

AnáfaseEU difere da anáfase da mitose porque, durante a mitose, as cromátides irmãs se movem em direção aos pólos. Durante esta fase da meiose, os cromossomos intactos movem-se para os pólos.

TelófaseEU não é diferente da telófase da mitose. Formam-se núcleos com 23 cromossomos conjugados (duplicados), ocorre citocinese e formam-se células-filhas.

Segunda divisão da meiose.

A segunda divisão da meiose - equacional - ocorre da mesma forma que a mitose (prófase II, metáfase II, anáfase II e telófase), mas muito mais rápida. As células filhas recebem um conjunto haplóide de cromossomos (22 autossomos e um cromossomo sexual).

Introdução

A natureza do ciclo celular foi esclarecida através do estudo de células mutantes que crescem e se dividem em baixas temperaturas (34 graus C para células de mamíferos, 23 graus C para células de levedura). Esses mutantes sensíveis à temperatura normalmente possuem uma proteína alterada que funciona apenas em baixas temperaturas. E na maioria desses mutantes, o crescimento é prejudicado logo após o aumento da temperatura. No entanto, alguns mutantes param de crescer apenas quando a célula atinge um determinado estágio do ciclo, como o início da síntese de DNA, divisão nuclear ou citocinese. Os mutantes do ciclo celular foram melhor estudados na levedura de padeiro (Saccharomyces cerevisiae), onde os mutantes foram isolados para mais de 35 genes diferentes do ciclo de divisão celular (cdc). Esses mutantes foram usados ​​para examinar a relação entre as funções de certas proteínas e o. ciclo de célula.

De acordo com a definição da Enciclopédia Livre de 2008, o ciclo celular é uma sequência coordenada e unidirecional de eventos durante a qual uma célula passa sequencialmente por seus diferentes períodos sem ignorá-los ou retornar aos estágios anteriores. O ciclo celular termina com a divisão da célula-mãe em duas células-filhas.

O objetivo deste estudo abstrato é revelar os princípios do ciclo celular, características e seu significado.

Ciclo celular, períodos

O ciclo celular inclui uma série estritamente determinada de processos sequenciais, conforme posição de Hartwell, 1995. A célula deve duplicar todos os seus componentes e sua massa entre duas divisões sucessivas. Assim, o ciclo celular consiste em dois períodos:

1) um período de crescimento celular denominado "interfase", e

2) o período de divisão celular, denominado “fase M” (da palavra mitose). Por sua vez, em cada período distinguem-se várias fases (Fig. 3).

A interfase geralmente ocupa pelo menos 90% de todo o ciclo celular. Por exemplo, em células de divisão rápida de eucariotos superiores, divisões sucessivas ocorrem uma vez a cada 16-24 horas, e cada fase M dura 1-2 horas. A maioria dos componentes celulares é sintetizada ao longo da interfase, o que torna difícil distinguir os estágios individuais dela, segundo Pardee, 1989. Na interfase, distinguem-se a fase G1, a fase S e a fase G2. O período de interfase, quando ocorre a replicação do DNA do núcleo celular, foi chamado de “fase S” (da palavra síntese). O período entre a fase M e o início da fase S é designado como fase G1 (da palavra intervalo - intervalo), e o período entre o final da fase S e a fase M subsequente é designado como fase G2. O período de divisão celular (fase M) inclui duas etapas: mitose (divisão do núcleo celular) e citocinese (divisão do citoplasma). Por sua vez, a mitose é dividida em cinco estágios (Fig. 3). In vivo, esses seis estágios formam uma sequência dinâmica. A descrição da divisão celular é baseada em dados de microscopia óptica em combinação com fotografia microcine e nos resultados de microscopia óptica e eletrônica de células fixadas e coradas.

O conjunto repetido de eventos que garantem a divisão das células eucarióticas é chamado de ciclo celular. A duração do ciclo celular depende do tipo de células em divisão. Algumas células, como os neurônios humanos, param de se dividir completamente após atingirem o estágio de diferenciação terminal. As células dos pulmões, rins ou fígado em um corpo adulto começam a se dividir apenas em resposta a danos aos órgãos correspondentes. As células epiteliais intestinais se dividem ao longo da vida de uma pessoa. Mesmo em células em rápida proliferação, a preparação para a divisão leva cerca de 24 horas. O ciclo celular é dividido em etapas: Mitose - fase M, divisão do núcleo celular. A fase G1 é o período antes da síntese do DNA. A fase S é o período de síntese (replicação do DNA). A fase G2 é o período entre a síntese do DNA e a mitose. A interfase é um período que inclui as fases G1, S e G2. Citocinese é a divisão do citoplasma. Ponto de restrição, ponto R - o momento do ciclo celular em que o progresso da célula em direção à divisão se torna irreversível. A fase G0 é o estado das células que atingiram uma monocamada ou são privadas de fatores de crescimento no início da fase G1.

A divisão celular (mitose ou meiose) é precedida pela duplicação cromossômica, que ocorre no período S do ciclo celular (fig. 1). O período é indicado pela primeira letra da palavra síntese - síntese de DNA. Do final do período S até o final da metáfase, o núcleo contém quatro vezes mais DNA do que o núcleo de um espermatozoide ou óvulo, e cada cromossomo consiste em duas cromátides irmãs idênticas. Durante a mitose, os cromossomos se condensam e no final da prófase ou início da metáfase tornam-se visíveis à microscopia óptica. Para análise citogenética, geralmente são utilizadas preparações de cromossomos em metáfase.

No início da anáfase, os centrômeros dos cromossomos homólogos se separam e as cromátides movem-se para pólos opostos do fuso mitótico. Depois que conjuntos completos de cromátides se deslocam para os pólos (a partir de agora são chamados de cromossomos), um envelope nuclear se forma ao redor de cada um deles, formando os núcleos de duas células-filhas (a destruição do envelope nuclear da célula-mãe ocorreu no final da prófase). As células filhas entram no período G1 e somente em preparação para a próxima divisão elas entram no período S e nelas ocorre a replicação do DNA.

Células com funções especializadas que não entram em mitose por muito tempo ou que perderam completamente a capacidade de se dividir estão em um estado denominado período G0. A maioria das células do corpo são diplóides - isto é, têm dois conjuntos haplóides de cromossomos (o conjunto haplóide é o número de cromossomos nos gametas; em humanos, são 23 cromossomos e o conjunto diplóide de cromossomos é 46). Nas gônadas, os precursores das células germinativas passam primeiro por uma série de divisões mitóticas e depois entram na meiose, um processo de formação de gametas que consiste em duas divisões sucessivas. Na meiose, os cromossomos homólogos se emparelham (1º cromossomo paterno com 1º cromossomo materno, etc.), após o que, durante o chamado cruzamento, ocorre a recombinação, ou seja, a troca de seções entre os cromossomos paternos e maternos. Como resultado, a composição genética de cada cromossomo muda qualitativamente.

Na primeira divisão da meiose, os cromossomos homólogos se separam (e não as cromátides irmãs, como na mitose), resultando na formação de células com um conjunto haplóide de cromossomos, cada um contendo 22 autossomos duplicados e um cromossomo sexual duplicado. Não há período S entre a primeira e a segunda divisões da meiose (Fig. 2, à direita), e as cromátides irmãs se separam em células-filhas na segunda divisão. Como resultado, formam-se células com um conjunto haplóide de cromossomos, nas quais há metade do DNA das células somáticas diplóides no período G1 e 4 vezes menos do que nas células somáticas no final do período S.

Durante a fertilização, o número de cromossomos e o conteúdo de DNA no zigoto tornam-se iguais aos de uma célula somática no período G1. O período S no zigoto abre caminho para a divisão regular, característica das células somáticas.

O período de vida de uma célula desde o momento de seu nascimento como resultado da divisão da célula-mãe até a próxima divisão ou morte é denominado ciclo de vida (celular) de uma célula.

3) G2 pós-sintético – pré-mitótico, a síntese de RNA continua. Os cromossomos contêm 2 cópias de si mesmos - cromátides, cada uma contendo 1 molécula de DNA (fita dupla). A célula está pronta para se dividir; o cromossomo está esporalizado.

Amitose - divisão direta

Mitose - divisão indireta

Meiose – divisão de redução

Amitose– ocorre raramente, especialmente em células envelhecidas ou em condições patológicas (reparação de tecidos), o núcleo permanece em estado intérfase, os cromossomos não são esporalizados. O núcleo é dividido por constrição. O citoplasma pode não se dividir, então são formadas células binucleadas.

MITOSE- um método universal de divisão. Representa apenas uma pequena parte do ciclo de vida. O ciclo das células epiteliais intestinais do gato é de 20 a 22 horas, a mitose é de 1 hora. A mitose consiste em 4 fases.

1) PRÓFASE - ocorre encurtamento e espessamento dos cromossomos (espiralização); Os cromossomos consistem em 2 cromátides (duplicando durante a interfase). O nucléolo e a membrana nuclear se desintegram, o citoplasma e o carioplasma se misturam. Os centros celulares divididos divergem ao longo do longo eixo da célula em direção aos pólos. Um fuso de fissão (constituído por filamentos elásticos de proteínas) é formado.

2) METOFASE - os cromossomos estão localizados no mesmo plano ao longo do equador, formando uma placa metafásica. O fuso consiste em 2 tipos de fios: alguns conectam os centros celulares, os segundos (seu número = número de cromossomos é 46) estão ligados, uma extremidade ao centrossoma (centro celular), a outra ao centrômero do cromossomo. O centrômero também começa a se dividir em 2. Os cromossomos (no final) são divididos no centrômero.

3) ANÁFASE – a fase mais curta da mitose. Os filamentos do fuso começam a encurtar e as cromátides de cada cromossomo se afastam umas das outras em direção aos pólos. Cada cromossomo consiste em apenas 1 cromátide.

4) TELÓFASE – os cromossomos concentram-se nos centros celulares correspondentes e são despiralizados. Os nucléolos e a membrana nuclear são formados, e é formada uma membrana que separa as células irmãs umas das outras. As células irmãs se separam.

O significado biológico da mitose é que, como resultado, cada célula-filha recebe exatamente o mesmo conjunto de cromossomos e, portanto, exatamente a mesma informação genética que a célula-mãe possuía.

7. MEIOSE – DIVISÃO, MATURAÇÃO DAS CÉLULAS GERMINATIVAS

A essência da reprodução sexual é a fusão de dois núcleos de células germinativas (gametas) do esperma (marido) e do óvulo (esposas). Durante o desenvolvimento, as células germinativas sofrem divisão mitótica e, durante a maturação, divisão meiótica. Portanto, as células germinativas maduras contêm um conjunto haplóide de cromossomos (n): P + P = 2P (zigoto). Se os gametas tivessem 2n (diplóides), então os descendentes teriam um número tetraplóide (2n+2n) = 4n de cromossomos, etc. O número de cromossomos nos pais e nos filhos permanece constante. O número de cromossomos é reduzido pela metade pela meiose (gametogênese). É composto por 2 divisões consecutivas:

Redutivo

Equacional (equalizando)

sem interfase entre eles.

A PRÓFASE 1 É DIFERENTE DA PRÓFASE DA MITOSE.

1. Leptonema (filamentos finos) no núcleo, um conjunto diplóide (2p) de cromossomos longos e finos 46 unidades.

2. Zygonema – cromossomos homólogos (pareados) – 23 pares em humanos são conjugados (zíper) gene “ajustado” a gene são conectados ao longo de todo o comprimento 2p – 23 unidades.

3. Homólogo de Pachynema (filamentos grossos). os cromossomos estão intimamente conectados (bivalentes). Cada cromossomo consiste em 2 cromátides, ou seja, bivalente - de 4 cromátides.

4.Diplonema (fitas duplas) conjugação de cromossomos que se repelem. Há uma torção e, às vezes, uma troca de partes quebradas dos cromossomos - um cruzamento (crossing over) - isso aumenta drasticamente a variabilidade hereditária, novas combinações de genes.

5. Diacinese (movimento para longe) - termina a prófase, os cromossomos se esperalizam, a membrana nuclear se desintegra e começa a segunda fase - metáfase da primeira divisão.

Metáfase 1 – bivalentes (tétrades) ficam ao longo do equador da célula, o fuso é formado (23 pares).

Anáfase 1 - não apenas uma cromátide, mas dois cromossomos se movem para cada pólo. A conexão entre cromossomos homólogos é enfraquecida. Cromossomos emparelhados se afastam um do outro para pólos diferentes. Um conjunto haplóide é formado.

Telófase 1 - um único conjunto haplóide de cromossomos é montado nos pólos do fuso, em que cada tipo de cromossomo é representado não por um par, mas pelo 1º cromossomo composto por 2 cromátides o citoplasma nem sempre é dividido;

Meiose 1- a divisão leva à formação de células que carregam um conjunto haplóide de cromossomos, mas os cromossomos consistem em 2 cromátides, ou seja, têm o dobro da quantidade de DNA. Portanto, as células já estão prontas para a 2ª divisão.

Meiose 2 divisão (equivalente). Todos os estágios: prófase 2, metáfase 2, anáfase 2 e telófase 2. Prossegue como mitose, mas as células haplóides se dividem.

Como resultado da divisão, os cromossomos maternos de fita dupla se dividem para formar cromossomos filhos de fita simples. Cada célula (4) terá um conjunto haplóide de cromossomos.

QUE. como resultado de 2 divisões metóticas ocorre:

A variabilidade hereditária aumenta devido a diferentes combinações de cromossomos em conjuntos filhos

O número de combinações possíveis de pares de cromossomos = 2 elevado à potência de n (o número de cromossomos em um conjunto haplóide é 23 - humanos).

O principal objetivo da meiose é criar células com um conjunto haplóide de cromossomos - isso é conseguido devido à formação de pares de cromossomos homólogos no início da 1ª divisão meiótica e à subsequente divergência de homólogos em diferentes células-filhas. A formação de células germinativas masculinas é a espermatogênese, e a formação de células germinativas femininas é a ovogênese.

Ciclo de célula(cyclus celularis) é o período entre uma divisão celular e outra, ou o período entre a divisão celular e sua morte. O ciclo celular é dividido em 4 períodos.

O primeiro período é mitótico;

2º - pós-mitótico, ou pré-sintético, é designado pela letra G1;

3º - sintético, é designado pela letra S;

4º - pós-sintético, ou pré-mitótico, é designado pela letra G 2,

e o período mitótico é representado pela letra M.

Após a mitose, começa o próximo período G1. Durante este período, a massa da célula filha é 2 vezes menor que a da célula mãe. Esta célula possui 2 vezes menos proteínas, DNA e cromossomos, ou seja, normalmente deveria haver 2p cromossomos e 2c DNA.

O que acontece no período G1? Nesse momento, ocorre a transcrição do RNA na superfície do DNA, que participa da síntese de proteínas. Devido às proteínas, a massa da célula filha aumenta. Neste momento, são sintetizados precursores de DNA e enzimas envolvidas na síntese de DNA e precursores de DNA. Os principais processos do período G1 são a síntese de proteínas e receptores celulares. Depois vem o período S. Durante este período, ocorre a replicação do DNA dos cromossomos. Como resultado, no final do período S o conteúdo de DNA é 4c. Mas haverá 2n cromossomos, embora na verdade também existam 4n, mas o DNA dos cromossomos durante esse período está tão entrelaçado que cada cromossomo irmão no cromossomo mãe ainda não é visível. À medida que seu número aumenta como resultado da síntese de DNA e da transcrição de RNAs ribossômicos, mensageiros e de transporte, a síntese de proteínas aumenta naturalmente. Neste momento, pode ocorrer duplicação dos centríolos nas células. Assim, uma célula do período S entra no período G 2. No início do período G2, continua o processo ativo de transcrição de vários RNAs e o processo de síntese protéica, principalmente proteínas tubulínicas, necessárias ao fuso de divisão. Pode ocorrer duplicação do centríolo. As mitocôndrias sintetizam intensamente ATP, que é uma fonte de energia, e a energia é necessária para a divisão celular mitótica. Após o período G2, a célula entra no período mitótico.

Algumas células podem sair do ciclo celular. A saída de uma célula do ciclo celular é indicada pela letra G0. Uma célula que entra neste período perde a capacidade de sofrer mitose. Além disso, algumas células perdem temporariamente a capacidade de mitose, outras permanentemente.

Se uma célula perde temporariamente a capacidade de sofrer divisão mitótica, ela sofre diferenciação inicial. Nesse caso, uma célula diferenciada se especializa para desempenhar uma função específica. Após a diferenciação inicial, essa célula consegue retornar ao ciclo celular e entrar no período Gj e, após passar pelo período S e pelo período G2, sofrer divisão mitótica.

Onde no corpo as células estão localizadas no período G0? Essas células são encontradas no fígado. Mas se o fígado for danificado ou parte dele for removida cirurgicamente, todas as células que sofreram diferenciação inicial retornam ao ciclo celular e, devido à sua divisão, ocorre a rápida restauração das células do parênquima hepático.

As células-tronco também estão no período G0, mas quando uma célula-tronco começa a se dividir, ela passa por todos os períodos de interfase: G1, S, G2.

Aquelas células que finalmente perdem a capacidade de divisão mitótica passam primeiro pela diferenciação inicial e desempenham certas funções, e depois pela diferenciação final. Na diferenciação terminal, a célula é incapaz de retornar ao ciclo celular e eventualmente morre. Onde no corpo essas células estão localizadas? Em primeiro lugar, estas são células sanguíneas. Os granulócitos sanguíneos que sofreram diferenciação funcionam por 8 dias e depois morrem. Os glóbulos vermelhos funcionam durante 120 dias e depois também morrem (no baço). Em segundo lugar, estas são as células da epiderme da pele. As células epidérmicas sofrem primeiro diferenciação inicial e depois final, e como resultado se transformam em escamas córneas, que são então removidas da superfície da epiderme. Na epiderme da pele, as células podem estar no período G0, no período G1, no período G2 e no período S.

Os tecidos com células em divisão frequente são mais afetados do que os tecidos com células em divisão rara, porque vários fatores químicos e físicos destroem os microtúbulos fusiformes.

MITOSE

A mitose é fundamentalmente diferente da divisão direta ou amitose porque durante a mitose há uma distribuição uniforme do material cromossômico entre as células-filhas. A mitose é dividida em 4 fases. A 1ª fase é chamada prófase, 2º - metáfase, 3º - anáfase, 4º - telófase.

Se uma célula possui meio conjunto (haplóide) de cromossomos, constituindo 23 cromossomos (células sexuais), então esse conjunto é designado pelo símbolo Nos cromossomos e DNA 1c, se diplóide - cromossomos 2p e DNA 2c (células somáticas imediatamente após divisão mitótica ), um conjunto aneuplóide de cromossomos - em células anormais.

Prófase. A prófase é dividida em precoce e tardia. Durante o início da prófase, ocorre a espiralização dos cromossomos e eles se tornam visíveis na forma de fios finos e formam uma bola densa, ou seja, forma-se uma figura esférica densa. Com o início da prófase tardia, os cromossomos espiralam ainda mais, como resultado do fechamento dos genes dos organizadores dos cromossomos nucleolares. Portanto, a transcrição do rRNA e a formação de subunidades cromossômicas param e o nucléolo desaparece. Ao mesmo tempo, ocorre a fragmentação da membrana nuclear. Fragmentos da membrana nuclear dobram-se em pequenos vacúolos. A quantidade de EPS granular no citoplasma diminui. Os tanques granulares de EPS são fragmentados em estruturas menores. O número de ribossomos na superfície das membranas do RE diminui drasticamente. Isto leva a uma diminuição na síntese de proteínas em 75%. Neste ponto, o centro da célula duplica. Os 2 centros celulares resultantes começam a divergir em direção aos pólos. Cada um dos centros celulares recém-formados consiste em 2 centríolos: mãe e filha.

Com a participação dos centros celulares, começa a se formar um fuso de fissão, que consiste em microtúbulos. Os cromossomos continuam a espiralar, resultando na formação de uma bola solta de cromossomos localizada no citoplasma. Assim, a prófase tardia é caracterizada por uma bola solta de cromossomos.

Metáfase. Durante a metáfase, as cromátides dos cromossomos maternos tornam-se visíveis. Os cromossomos maternos se alinham no plano equatorial. Se você olhar para esses cromossomos do equador da célula, eles são percebidos como placa equatorial(lâmina equatorial). Se você olhar para a mesma placa do lado do poste, ela será percebida como estrela mãe(monastro). Durante a metáfase, a formação do fuso é concluída. Dois tipos de microtúbulos são visíveis no fuso. Alguns microtúbulos são formados a partir do centro da célula, ou seja, do centríolo, e são chamados microtúbulos centriolares(microtúbulos cenriolaris). Outros microtúbulos começam a se formar a partir dos cinetocoros dos cromossomos. O que são cinetocoros? Na área das constrições cromossômicas primárias existem os chamados cinetocoros. Esses cinetocoros têm a capacidade de induzir a automontagem de microtúbulos. É aqui que começam os microtúbulos, que crescem em direção aos centros das células. Assim, as extremidades dos microtúbulos do cinetocoro estendem-se entre as extremidades dos microtúbulos centriolares.

Anáfase. Durante a anáfase ocorre a separação simultânea dos cromossomos filhos (cromátides), que começam a se mover, alguns para um e outros para o outro pólo. Neste caso, aparece uma estrela dupla, ou seja, 2 estrelas filhas (diastr). O movimento das estrelas é realizado graças ao fuso e ao fato de os próprios pólos da célula se afastarem um pouco uns dos outros.

Mecanismo, movimentos de estrelas filhas. Esse movimento é garantido pelo fato de as extremidades dos microtúbulos do cinetocoro deslizarem ao longo das extremidades dos microtúbulos centriolares e puxarem as cromátides das estrelas filhas em direção aos pólos.

Telófase. Durante a telófase, o movimento das estrelas filhas para e os núcleos começam a se formar. Os cromossomos sofrem despiralização e um envelope nuclear (nucleolema) começa a se formar ao redor dos cromossomos. Como as fibrilas de DNA dos cromossomos sofrem despiralização, a transcrição começa

RNA em genes descobertos. Como ocorre a despiralização das fibrilas do DNA cromossômico, o rRNA na forma de fios finos começa a ser transcrito na região dos organizadores nucleolares, ou seja, forma-se o aparelho fibrilar do nucléolo. Em seguida, as proteínas ribossômicas são transportadas para as fibrilas de rRNA, que são complexadas com rRNA, resultando na formação de subunidades ribossômicas, ou seja, forma-se um componente granular do nucléolo. Isso ocorre já no final da telófase. citotomia, isto é, a formação de uma constrição. Quando uma constrição se forma ao longo do equador, o citolema invagina. O mecanismo de invaginação é o seguinte. Os tonofilamentos, constituídos por proteínas contráteis, estão localizados ao longo do equador. Esses tonofilamentos retraem o citolema. Em seguida, o citolema de uma célula-filha separa-se de outra célula-filha semelhante. Assim, como resultado da mitose, novas células-filhas são formadas. As células filhas têm 2 vezes menos massa em comparação com a mãe. Eles também têm menos DNA - corresponde a 2c, e metade do número de cromossomos - corresponde a 2p. Assim, a divisão mitótica encerra o ciclo celular.

Significado biológico da mitoseé que devido à divisão, ocorre o crescimento do corpo, ocorre a regeneração fisiológica e reparadora de células, tecidos e órgãos.